Vožnja na NASA-inoj svemirskoj letelici Psiche, demonstracija tehnologije optičkih komunikacija dubokog svemira nastavlja da obara rekorde. Dok se svemirska letelica povezana sa asteroidima ne oslanja na optičku komunikaciju za slanje podataka, nova tehnologija je dokazala da je na visini zadatka. Nakon povezivanja sa predajnikom radio frekvencije Psihe, demo laserske komunikacije je poslao kopiju inženjerskih podataka sa udaljenosti od preko 140 miliona milja (226 miliona kilometara), 1,5 puta veće udaljenosti između Zemlje i Sunca.
Ovo dostignuće pruža uvid u to kako bi svemirske letelice mogle da koriste optičke komunikacije u budućnosti, omogućavajući komunikaciju veće brzine podataka složenih naučnih informacija, kao i slike i video snimke visoke definicije kao podršku sledećem ogromnom skoku čovečanstva: slanju ljudi na Mars.
„Prebacili smo oko 10 minuta dupliranih podataka o svemirskoj letelici tokom prolaza 8. aprila“, rekla je Mira Srinivasan, rukovodilac projekta u NASA-inoj laboratoriji za mlazni pogon u južnoj Kaliforniji. „Do tada smo slali testne i dijagnostičke podatke u naše dovnlinkove iz Psihe. Ovo predstavlja značajnu prekretnicu za projekat jer pokazuje kako optičke komunikacije mogu da se povezuju sa radio-frekventnim komunikacionim sistemom svemirske letelice.“
Tehnologija laserske komunikacije u ovoj demonstraciji je dizajnirana da prenosi podatke iz dubokog svemira brzinom od 10 do 100 puta brže od najsavremenijih sistema radio frekvencija koje danas koriste misije u dubokom svemiru.
Nakon lansiranja 13. oktobra 2023., svemirska letelica ostaje zdrava i stabilna dok putuje do glavnog asteroidnog pojasa između Marsa i Jupitera da bi posetila asteroid Psiha.
Nadmašujuća očekivanja
NASA-ina demonstracija optičkih komunikacija pokazala je da može da prenosi testne podatke maksimalnom brzinom od 267 megabita u sekundi (Mbps) sa laserskog laserskog primopredajnika u bliskim infracrvenim vezama – brzina prijenosa koja je uporediva sa brzinama preuzimanja širokopojasnog interneta.
To je postignuto 11. decembra 2023. godine, kada je eksperiment emitovao 15-sekundni video ultra visoke definicije na Zemlju sa udaljenosti od 19 miliona milja (31 milion kilometara, ili oko 80 puta više od udaljenosti Zemlje i Meseca). Video, zajedno sa drugim podacima testa, uključujući digitalne verzije umetničkog dela Psihe inspirisanog Univerziteta u Arizoni, ubačen je na laserski primopredajnik za let pre nego što je Psiha lansirana prošle godine.
Sada kada je svemirska letelica udaljena više od sedam puta, brzina kojom može da šalje i prima podatke je smanjena, kako se očekivalo. Tokom testa 8. aprila, letelica je prenosila test podatke maksimalnom brzinom od 25 Mbps, što daleko prevazilazi cilj projekta da se dokaže da je najmanje 1 Mbps moguć na toj udaljenosti.
Projektni tim je takođe naredio primopredajniku da optički prenosi podatke generisane Psihom. Dok je Psiha prenosila podatke preko svog radio-frekventnog kanala u NASA-inu mrežu dubokog svemira (DSN), optički komunikacioni sistem je istovremeno prenosio deo istih podataka do Hale teleskopa u Kalteh-ovoj opservatoriji Palomar u okrugu San Dijego, Kalifornija – primarni tehnološki demo dovnlink zemaljska stanica.
„Nakon što smo primili podatke od DSN-a i Palomara, verifikovali smo optički dovnlink podatke u JPL-u“, rekao je Ken Endruz, rukovodilac projektnih letova u JPL-u. „Bila je to mala količina podataka koja je prebačena u kratkom vremenskom periodu, ali činjenica da ovo sada radimo je nadmašila sva naša očekivanja.
Nakon što je Psiche lansiran, demonstracija optičkih komunikacija je prvobitno korišćena za dovnlink unapred učitanih podataka, uključujući video Taters the cat. Od tada, projekat je dokazao da primopredajnik može da prima podatke od uplink lasera velike snage u JPL-ovom objektu Table Mountain, u blizini Rajvuda, Kalifornija. Podaci se čak mogu poslati na primopredajnik i zatim vratiti na Zemlju iste noći, kao što je projekat pokazao u nedavnom „eksperimentu preokreta“.
Ovaj eksperiment je preneo testne podatke — kao i digitalne fotografije kućnih ljubimaca — Psihi i nazad, povratno putovanje do 280 miliona milja (450 miliona kilometara). Takođe je povezao velike količine sopstvenih inženjerskih podataka demo tehnologije da bi proučio karakteristike optičke komunikacione veze.
„Naučili smo mnogo o tome koliko daleko možemo da pomerimo sistem kada je vedro nebo, iako su oluje povremeno prekidale rad i na planini Table i na Palomaru“, rekao je Rajan Rogalin, rukovodilac projekta za elektroniku prijemnika u JPL. (Dok radio frekvencijske komunikacije mogu da rade u većini vremenskih uslova, optičke komunikacije zahtevaju relativno čisto nebo za prenos podataka visokog propusnog opsega.)
JPL je nedavno vodio eksperiment da kombinuje Palomar, eksperimentalnu radio-frekvencijsku-optičku antenu u DSN-ovom kompleksu za duboke svemirske komunikacije DSN-a u Barstouu, Kalifornija, i detektor u Table Mountain-u kako bi se zajednički primio isti signal. „Postavljanje“ više zemaljskih stanica da oponašaju jedan veliki prijemnik može pomoći da se pojača signal dubokog svemira. Ova strategija takođe može biti korisna ako je jedna zemaljska stanica isključena zbog vremenskih uslova; druge stanice i dalje mogu da primaju signal.
